基于生命周期分析的低碳校園建筑
——以中國環(huán)境管理干部學(xué)院新校區(qū)建設(shè)工程為例

申左元，梁東麗

（1. 中國環(huán)境管理干部學(xué)院，河北 秦皇島 066102；2. 西北農(nóng)林科技大學(xué)，陜西 楊凌 712100）

基于生命周期分析的低碳校園建筑
——以中國環(huán)境管理干部學(xué)院新校區(qū)建設(shè)工程為例

申左元1，2，梁東麗2

（1. 中國環(huán)境管理干部學(xué)院，河北 秦皇島 066102；2. 西北農(nóng)林科技大學(xué)，陜西 楊凌 712100）

以中國環(huán)境管理干部學(xué)院（以下簡稱中環(huán)院）新校區(qū)建設(shè)項目為例，利用生命周期理論對高校低碳建筑進(jìn)行管理階段和節(jié)能內(nèi)容分析，思考和總結(jié)了中環(huán)院建設(shè)過程中的低碳實(shí)踐，旨在探索和總結(jié)高校低碳建筑建設(shè)的策略，以期為今后綠色大學(xué)校園的建設(shè)提供新思路、新舉措。

生命周期分析（LCA）；低碳校園；低碳建筑，校園建設(shè)

目前低碳建筑已逐漸成為國際建筑界的主流趨勢。歐洲近年流行的“被動節(jié)能建筑”可以在幾乎不利用人工能源的基礎(chǔ)上，依然能夠使室內(nèi)能源供應(yīng)滿足人類正常生活需要，這在奧地利、德國等發(fā)達(dá)國家已經(jīng)成為現(xiàn)實(shí)。高校是集人才培養(yǎng)、科學(xué)研究、社會服務(wù)、文化傳承等主要功能為一體的社會組織。高校低碳建筑的發(fā)展不僅能為低碳經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供人才、智力和科技支撐，還能引導(dǎo)和教育廣大師生爭做節(jié)能減排的踐行先鋒。筆者以中環(huán)院為例，利用生命周期理論對高校低碳建筑管理階段和節(jié)能內(nèi)容進(jìn)行了分析，并思考和總結(jié)了中環(huán)院新校區(qū)建設(shè)過程中的低碳實(shí)踐，以期對高校低碳建筑的發(fā)展提供有益參考。

1 基于生命周期分析的高校建筑

1.1 生命周期分析理論

生命周期分析 （Life Cycle Analysis，LCA）是評價一個產(chǎn)品系統(tǒng)生命周期整個階段的環(huán)境影響工具，即從原材料的提取和加工，到產(chǎn)品生產(chǎn)、包裝、市場營銷、使用、再使用和產(chǎn)品維護(hù)，直至再循環(huán)和最終廢物處置[1]。

1.2 高校低碳建筑生命周期管理階段分析

高校低碳建筑是指在高校建筑的全生命周期內(nèi)，從原材料生產(chǎn)和運(yùn)輸直至建筑物拆除與再利用都能實(shí)現(xiàn)低碳。高校校園建筑的生命周期包括建筑材料的開采、生產(chǎn)、包裝、運(yùn)輸、現(xiàn)場施工、房屋使用、維修保養(yǎng)、拆除及回收利用等階段。高校低碳建筑生命周期管理貫穿于高校建筑的整個生命周期[2，3]，其管理過程分為投資決策、規(guī)劃設(shè)計、施工建設(shè)、運(yùn)營維護(hù)和報廢回收五個階段。中環(huán)院低碳建筑正式投入使用只有一年，因此報廢回收階段在此不做敘述。

1.2.1 投資決策階段

該階段是高校低碳建筑生命周期的初始階段，是高校建設(shè)投資方?jīng)Q定建設(shè)、選擇地點(diǎn)、定位建筑規(guī)模以及建筑節(jié)能的必要性和可行性分析。該階段著眼于高校低碳建筑全生命周期，力圖實(shí)現(xiàn)節(jié)能投資總成本最小、收益最大的目標(biāo)。中環(huán)院建設(shè)項目根據(jù)決策階段管理的內(nèi)容按照流程順序依次完成：高校低碳建筑立項建議、節(jié)能建設(shè)的可行性研究、高校低碳建筑立項整體評估、節(jié)能立項審批投標(biāo)。中環(huán)院新校區(qū)位于河北省秦皇島市北戴河區(qū)金港大道8號，預(yù)計建筑規(guī)模為25萬平方米，已完成一期建筑規(guī)模15.6萬平方米，二期建筑規(guī)模約為10萬平方米，建筑定位是節(jié)能、低碳、綠色、環(huán)保、打造節(jié)約型公共機(jī)構(gòu)示范單位，這也與中環(huán)院的專業(yè)特色相符合。

1.2.2 規(guī)劃設(shè)計階段

設(shè)計是源頭，是貫穿于建筑整個生命周期的靈魂。在建設(shè)規(guī)范“安全、實(shí)用、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保、美觀”的要求下，中環(huán)院低碳建筑建設(shè)項目優(yōu)化選擇設(shè)計方案，確定實(shí)現(xiàn)目標(biāo)的技術(shù)路線，并設(shè)計施工計劃形成指導(dǎo)性文件。中環(huán)院依托國內(nèi)多家設(shè)計單位共同完成低碳建筑的設(shè)計，其設(shè)計理念是低碳、節(jié)能、綠色、環(huán)保、生態(tài)、示范。

1.2.3 施工建設(shè)階段

建筑施工周期長、工作量大、流程復(fù)雜，能量消耗大，因此施工過程是高校低碳建筑生命周期管理最重要的階段之一，同時施工建筑質(zhì)量，將直接影響今后建筑的節(jié)能能力、使用時的便利舒適性、壽命、維護(hù)、報廢等。中環(huán)院依次完成建筑材料進(jìn)場、現(xiàn)場施工建設(shè)、工程竣工驗(yàn)收三個階段，每一階段均對能耗進(jìn)行控制，以期將其降至最低。如大量采用能耗小的建筑材料，按照就近優(yōu)先以減少運(yùn)輸成本的原則選料；材料進(jìn)場后，依據(jù)需求統(tǒng)籌規(guī)劃就近放置，實(shí)行專人集中分類管理；對施工作業(yè)進(jìn)行科學(xué)管理和控制，推行標(biāo)準(zhǔn)化施工，強(qiáng)化開展監(jiān)理和質(zhì)量測評工作；施工完畢，依照國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)如實(shí)填寫相關(guān)文書，同時處理好相關(guān)收尾工作，如對施工過程中產(chǎn)生的廢料、廢水等進(jìn)行妥善處置。

1.2.4 運(yùn)營維護(hù)階段

該階段是高校低碳建筑生命周期管理的主要階段，通常高校建筑使用年限設(shè)計在30年以上，在長期使用過程中是節(jié)能降耗的最主要階段。中環(huán)院低碳校園一期建設(shè)已竣工并投入使用，學(xué)院建立了節(jié)能組織機(jī)構(gòu)，有專門人員對日常生活性能源和教學(xué)能源進(jìn)行管理，并發(fā)動全校師生參與節(jié)約管理。2014年3月，中環(huán)院榮獲國家機(jī)關(guān)事務(wù)管理局、國家發(fā)展與改革委員會以及國家財政部頒發(fā)的“節(jié)約型公共機(jī)構(gòu)示范單位”稱號。

2 高校建筑生命周期節(jié)能內(nèi)容

2.1 建材獲取過程

建材獲取階段不但要考慮到建筑原材料生產(chǎn)加工過程，而且要考慮到建筑原材料的運(yùn)輸過程。建筑過程所使用的鋼筋、水泥、沙石、玻璃、保溫材料、防水材料、涂料、輸水管線、管件、金屬門窗等，其生產(chǎn)或加工過程中會產(chǎn)生大量CO2。建筑材料從生產(chǎn)地運(yùn)送到銷售地、施工現(xiàn)場，所有運(yùn)輸機(jī)械都需要消耗能量。能量的消耗過程即是碳的排放過程。運(yùn)輸環(huán)節(jié)越多，距離越遠(yuǎn)，能源消耗越多，碳排放量也就越多。中環(huán)院建設(shè)項目盡可能地選擇節(jié)能環(huán)保材料和就近取材，減少了建筑材料的碳排放量。

2.2 建筑規(guī)劃設(shè)計過程

基于《綠色校園評價標(biāo)準(zhǔn)》提出的節(jié)地、節(jié)水、節(jié)能等要求，高校建筑規(guī)劃設(shè)計從選址與土地利用、能源與水資源節(jié)約、空間布局與分區(qū)、綠色交通組織等方面考慮。中環(huán)院建設(shè)項目科學(xué)、系統(tǒng)統(tǒng)籌建筑功能布局，與環(huán)境協(xié)調(diào)，更好地利用自然資源，如太陽能；建筑規(guī)劃時中環(huán)院從建筑單體的平面布局、圍護(hù)結(jié)構(gòu)、采光與遮陽、室內(nèi)通風(fēng)以及建筑材料等方面考慮建筑物的間距、朝向、形狀、綠化配置等因素對節(jié)能的影響，盡可能擴(kuò)大節(jié)能材料的使用面積，項目積極采用新型保溫隔熱墻體，盡可能多使用節(jié)能設(shè)備，提高新能源使用比重[4]。

2.3 建筑建造過程

此階段消耗大量的材料，中環(huán)院從材料、設(shè)備的使用等方面進(jìn)行能耗控制。如施工時采用新技術(shù)，機(jī)械設(shè)備使用時優(yōu)化機(jī)、料、物的配備，縮短使用周期，以盡量減少材料和機(jī)械設(shè)備的耗能。

2.4 建筑使用過程

建筑使用離不開水、電的供應(yīng)，也離不開污染物的排放和碳排放。學(xué)院新校區(qū)單體建筑物包括各種教室、實(shí)驗(yàn)室、實(shí)訓(xùn)室、圖書館、閱覽室、報告廳等以及為師生提供生活保障的宿舍、餐廳、超市等，其使用過程中水、電、通風(fēng)、照明、降溫、取暖等是碳排放的主要環(huán)節(jié)。因此，為了建設(shè)綠色低碳校園，中環(huán)院必須注重每一個環(huán)節(jié)，如采用節(jié)能創(chuàng)新技術(shù)，建立建筑低碳排放體系并形成可循環(huán)持續(xù)發(fā)展的模式，最終使校園建筑物有效地節(jié)能減排。

3 新校區(qū)建設(shè)的低碳實(shí)踐與思考

中環(huán)院新校區(qū)建設(shè)工程，從項目提出到概念設(shè)計，從規(guī)劃設(shè)計到施工方案制定，從材料選擇到施工現(xiàn)場管理，從裝飾裝修到入住，始終秉承低碳環(huán)保、節(jié)能降耗、環(huán)境友好的理念，實(shí)現(xiàn)頂層設(shè)計的“零排放”，并緊緊圍繞“低碳節(jié)能、環(huán)境友好、生態(tài)文明、示范工程”的主題，全過程貫徹低碳環(huán)保理念，全方位實(shí)施低碳行為。

3.1 節(jié)能環(huán)保材料的選擇與使用

低碳的過程實(shí)質(zhì)上是一個節(jié)能過程。新校區(qū)建筑材料的選擇和使用，充分考慮了對使用功能和節(jié)能低碳的要求。把把好材料質(zhì)量關(guān)放在第一位，具體操作實(shí)行貨比三家，好中選優(yōu)，再在優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品中比較價格。進(jìn)場時進(jìn)行嚴(yán)格的驗(yàn)收和抽檢制度，避免不合格或節(jié)能環(huán)保不達(dá)標(biāo)的產(chǎn)品流入現(xiàn)場。施工時把好施工質(zhì)量關(guān)，嚴(yán)格按程序施工，避免重復(fù)施工造成的能源浪費(fèi)。如：除一期一批外的所有建筑都使用CFG樁基礎(chǔ)，減少了鋼筋使用；墻體則采用砂加氣砌塊填充，外墻保溫處理嚴(yán)格按節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。僅建筑材料一項節(jié)能接近30%。

3.2 運(yùn)輸過程的節(jié)能

混凝土、級配砂石等原材料用量大，運(yùn)輸是重頭戲。選擇就地取材，減少運(yùn)距，降能降耗。

3.3 校園的規(guī)劃設(shè)計低碳[5，6]

校園內(nèi)建筑設(shè)計上考慮南北通透，充分利用自然風(fēng)；所有窗戶均采用雙層中空玻璃，室內(nèi)自然采光時間長，既節(jié)約能源，又增加建筑本身的通透靈動感。校園浴池、食堂、專家公寓等建筑則建造了太陽能熱水系統(tǒng)，交流中心則采用空氣源熱泵空調(diào)系統(tǒng)，道路兩側(cè)使用太陽能路燈，生態(tài)大棚采用太陽能與風(fēng)能供電系統(tǒng)。所有室內(nèi)、室外、庭院照明燈都采用LED節(jié)能燈，僅節(jié)能燈一項可節(jié)省電能25%。冬季供暖利用燃燒秸稈壓縮塊等生物質(zhì)能，用可再生清潔能源替代化石能源。

3.4 實(shí)施校園綠化美化工程，打造示范型生態(tài)校園

新校區(qū)加快校園綠化美化工程建設(shè)，全力打造生態(tài)示范校園。由于新校區(qū)地處鴿子窩濕地及新河上游河段，一方面，特殊的地理位置對河道治理與生態(tài)校園建設(shè)提出了更高的要求；另一方面，自然河流穿校園而過的得天獨(dú)厚的原生態(tài)環(huán)境，又為生態(tài)校園建設(shè)提供了良好的空間。

新校區(qū)生態(tài)校園建設(shè)本著高站位、高起點(diǎn)規(guī)劃設(shè)計的思路，完成了以河流為中心的施工設(shè)計。金木水火土與太極的巧妙利用，體現(xiàn)天人合一的自然觀。綠化遵循四季有綠、三季開花的原則，喬木、灌木、低矮植物和草坪互相匹配，高低錯落；園林小品與花卉、綠草坪相呼應(yīng)，競相開放。

新校區(qū)已完成了11萬平方米的綠化面積，按照1平方米綠色植物平均每天吸收5克CO2計算，每天可吸收0.55噸CO2氣體，有效減少了CO2排放。中水回用和雨水收集系統(tǒng)，為綠地提供了充足的水源，節(jié)約了資源和能源。

4 總結(jié)

低碳建筑是未來建筑的發(fā)展方向，也是必然的趨勢。在經(jīng)濟(jì)持續(xù)快速發(fā)展過程中，顛覆傳統(tǒng)的建筑構(gòu)建模式，因地制宜的發(fā)展低碳建筑，提高資源能源的利用效率，是人類走向生態(tài)文明的必由之路。低碳校園建設(shè)是一個新的嘗試，低碳校園建設(shè)的成就不僅僅是為師生提供了一所賞心悅目的校園，而且能凈化師生的心靈，啟發(fā)師生的心智；同時，能為社會提供可視的樣板，起著引領(lǐng)示范的作用。

[1]王鋒，楊戰(zhàn)社.基于全壽命周期的高校建筑節(jié)能策略[J].西安科技大學(xué)學(xué)報，2011，31（4）：500-503.

[2]雷兆武，張俊安，申左元.清潔生產(chǎn)及應(yīng)用[M].2版，北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2013.

[3]王鋒.基于全壽命周期的高校建筑節(jié)能管理研究[D].西安：西安建筑科技大學(xué)，2012.

[4]郭臻.綠色校園設(shè)計策略初探[D].上海：上海交通大學(xué)，2014.

[5]王軍.綠色大學(xué)校園規(guī)劃設(shè)計——以遼寧對外經(jīng)貿(mào)學(xué)院為例[J].藝術(shù)天地，2012，338：84-85.

[6]孫蘇晶.基于碳氧平衡模型的中環(huán)院校園低碳優(yōu)化策略研究

Construction of Low-carbon Campus Based on Life Cycle Analysis——Taking the Project of Environmental Management College of China's New Campus Construction as An Example

Shen Zuoyuan1，2，Liang Dongli2
（1.Environmental Management College of China,Qinhuangdao Hebei 066102,China；2.Northwest A&F University,Yangling Shaanxi 712100,China）

Taking the project of Environmental Management College of China's new campus construction as an example,management process and energy-saving content of low-carbon construction were analyzed based on the life cycle theory,and the practice of low carbon was proposed,aming to exploring and thinking of strategy for university's low-carbon construction.New ideas and new measures were provided for the construction of green university campus.

life cycle analysis(LCA),low-carbon campus,low-carbon construction,campus construction

TU-02

A

1008-813X（2015）05-0078-04

10.13358 /j.issn.1008-813x.2015.05.21

2015-09-30

申左元（1963-），男，湖南省邵東縣人，畢業(yè)于南開大學(xué)環(huán)境工程專業(yè)，西北農(nóng)林科技大學(xué)環(huán)境工程專業(yè)在讀碩士，副教授，主要從事環(huán)境工程、環(huán)境管理及清潔生產(chǎn)審核等方面的研究工作。